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無人駕駛試驗車遙控與自主模式切換實現方案
來源:摩托車技術  作者:佚名  2018-07-10 09:16:23

    摘要:在無人駕駛車輛的開發與試驗過程中,如何方便的切換人工與自主模式來完成不同的測試。針對這一問題,以NXP的犯位單片機K60為核心,開發出一套無線的無人駕駛試驗車的嵌入式控制系統,能夠方便的實現無人駕駛車輛傳感器信號的采集與無線回傳,并且可以通過無線方式實現無人駕駛試驗車的模式切換。在開發與測試過程中,保證了試驗環境的安全,并且為測試環節提供了極大的便利,對無人篤駛方向的發展具有重要的實踐意義。

    1 引言
    隨著電子技術的成熟與人工智能的不斷進步,汽車的無人駕駛技術正在被許多科研院所、企業、高校作為戰略項目進行深入研發。百度、Google起步較早,憑借其所具有的高精度地圖、高GPS定位等現有技術,在開發過程中具有一定的優勢。京東、順豐等也成立了無人駕駛配貨車的研發事業部門,全力打造未來快遞的智能配送。同濟大學、清華大學、上海交通大學、長安大學和武漢理工大學等高校也擁有無人駕駛研發團隊。尤其在2016年,長安大學與教育部、中國移動通信集團公司、清華大學簽署了共建車聯網教育部-中國移動聯合實驗室,并在2017年10月完成占地28萬m2m的長安大學車聯網與智能汽車試驗場,以提供專業的無人駕駛車輛的開發與測試環境,無人駕駛方向的研究正在如火如茶地進行中。目前,在無人駕駛車輛的研究中,各研究單位大部分都是通過對現有的車輛進行改裝,在轉向系統、制動系統和控速系統等方面進行升級,再借助激光雷達、毫米波雷達和雙目攝像機等實現對環境的感知,通過GPS定位系統實現車輛的無人駕駛。本課題組長期從事無人駕駛方面的項目研究,具有豐富的無人駕駛車輛的改裝升級經驗,在無人駕駛車輛的開發與測試中,獨立設計的無線的遙控與自主切換的無人駕駛車輛控制系統,能夠采集車輛的傳感器信號,并回傳給遙控器,并具有通過遙控器實現車輛的緊急制動、遙控行駛和進入自主的無人駕駛模式等功能。在無人駕駛汽車的項目研究中,能夠極大程度的保證開發與測試環境的安全,并且為整個開發與測試環節帶來很多的方便,在無人駕駛車輛的開發和測試過程中具有重要意義。

    2 控制系統總體設計方案
    無人駕駛試驗車輛一般由自動檔配置的車輛改裝而成,主控系統需要接收車輛行駛過程中的車速信號、轉向信號、制動信號,并完成對控速系統、轉向系統和制動系統的控制。在改裝過程中,通過3個大力舵機完成機械方面的改裝,車速的提取可以通過安裝旋轉編碼器進行采集,再傳遞給主控系統。無線遙控系統包括模式切換部分、轉向信號輸入采集部分、控速信號輸入采集部分、制動信號輸入采集部分、監控顯示部分和虛擬擋位信號輸入采集部分等。主控系統與無線遙控系統通過SPI通訊實現全雙工的信息傳遞。控制系統的框架如圖1所示。

    本次設計中主控系統與遙控系統都采用NXP的32位單片機K60作為核心處理器,主要用到K60的ADC模塊、GPIO模塊、FTM模塊和SPI通訊模塊等。主控系統與遙控系統通過NRF24101模塊實現信息的互發互收。相互通信的信號包括:車速控制信號、轉向控制信號、制動控制信號、故障緊急制動信號、遙控與自主切換信號等。

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